Квак (тихий омут)
    [Искать]
Здравствуй, путник!
Что привело тебя в наше болото?  
Мы уже встречались? Напомни имя/пароль: 
 

<< О нашем РХТУ
1 2 3 все >>>
 

Моделирование перепуска выхлопных газов

Раскрыть первое сообщение
Добрый день уважаемые! Передо мной стоит задача об исследовании процесса перепуска выхлопных газов (в рамках диссертации). Появилась дополнительная задача в динамике определить время работы схемы следующего вида (рис.1). Однако, мои познания как в Chemcade, так и в Aspen довольно малы и не дают мне возможности провести данное исследование в динамике. В связи с этим прошу Вас помочь мне в этом не легком деле (для меня), ну а я со своей стороны готов компенсировать затраченное Вами время. Более подробное описание схемы с параметрами при желании могу предоставить.

Shemajpg_9323907_1497184.jpg

На схеме: 22 - теплообменник подогрева воздуха из баллонов, 7 - теплообменник охлажд. выхлопных газов, 8 смеситель, 9 генератор кислорода (или просто баллон), 11 теплообменник охлаждения смеси кислорода и отработавших газов, 16 технологическая выработка, 1 двигатель, 2 выхлопной тракт. Все остальное арматура.

Также есть схема в Chemcade моделирующая процесс горения в дизеле на основе ректора Гиббса.
Kolomiec (написано 10.01.2011 в 17:09)
   
 
DySprozin
ЧР
Отправлено: 10.01.2011 в 17:35

Kolomiec:
готов компенсировать затраченное Вами время.

вообще, тут помогают за так, но если уж сказал "а" - говори "б"

Kolomiec:
В связи с этим прошу Вас помочь мне в этом не легком деле

так и не понял, что за помощь тебе нужна Chemcad - это статическая система моделирования, как она может помочь в исследовании в динамике? В общем, меньше красивых слов - больше конкретики
Kolomiec
Студент
Отправлено: 10.01.2011 в 19:02

Конкретика. Мне необходимо смоделировать следующие. Момент №1 в двигатель подается воздух из атмосферы, при этом выхлопные газы также выбрасываются в атмосферу ( на схеме данный режим не отображен). Затем, воздухоснабжение из атмосферы прекращается, и воздух начинает подаваться из баллонов (на рисунке позиция 18) предварительно подогреваясь в теплообменнике 22 (за счет энергии выхлопных газов), выхлопные газы также выбрасываются в атмосферу, также в этот момент запускаются генераторы кислорода, но думаю их можно просто заменить баллонами с кислородом (так как этот процесс мне не важен). Спустя определенное время (порядка 5 минут) воздухоснабжение переходит в следующий режим (квазизамкнутый цикл). При этом выхлопные газы частично выбрасываются (в зависимости от концентрации кислорода в выхлопных газах) а частично охлаждаются в теплообменнике 7 и подаются в камеру смешения, где смешиваются с кислородом. Дальше охлажденные выхлопные газы снова делятся на два потока (в зависимости от концентрации диоксида углерода). часть подается в выработку с запасом воздуха, а часть перепускается в обход, после чего смешивается с воздухом из данной выработки. При этом я смоделировал в Flowfision процесс перемешивания воздуха в выработке с выхлопными газами и определил время и соответственно и объем воздуха, который можно забрать из данной выработки до момента наступления предельной концентрации по диоксиду углерода, так что думаю данный элемент тоже можно заменить баллоном.
После работы по данному режиму (допустим в течении 20 минут) воздухоснабжение переходит в следующий режим, в котором часть воздуха забирается из атмосферы (40-60%), остальная часть добавляется как и в предыдущем режиме за счет выхлопных газов (очищенных и насыщенных кислородом).

Продолжаю дальше! Моих знаний хватило только на создания модели дизеля с использования ректора Гиббса, дальше я хотел установить элементы описанные выше, а также поставить таймеры времени, которые в определенный момент включали бы разные режимы. Тем самым как я думаю я смог бы получить график, зависимости концентраций кислорода и диоксида углерода во времени. В принципе я думал Chemcad позволяет смоделировать динамику.
Если есть возможность провести моделирование в любой другой программе или направить меня в нужное русло буду признателен.
Если нужны еще пояснения или же я не то пояснил)) или нужны данные могу их предоставить. Насчет "б" я не отказываюсь от своих слов=))
DySprozin
ЧР
Отправлено: 10.01.2011 в 20:43

Kolomiec
что такое "технологическая выработка"?
Kolomiec
Студент
Отправлено: 10.01.2011 в 20:46

Технологическая выработка - тоннель в специальном объекте, где создается запас воздуха при давлении и температуре равных атмосферным. В принципе если отталкиваться от моего случая то это в среднем тоннель площадью 20 метров квадратных и длиной 100-150 метров, герметизированный от остальной части объекта.
DySprozin
ЧР
Отправлено: 10.01.2011 в 21:01

а зачем она нужна, если у нас есть вентиль 3 и 10? Открыли вентили 3 и 10 побольше - снизили концентрацию выхлопных газов... перестраховка?

Итак, давай смотреть, прально ли я понял:

Режим 1: в двигатель подается только воздух атмосферы, вентиль 4 закрыт, вентиль 3 открыт, кислород никуда не подается, режим чисто для нагревания теплообменника 22, в динамике этот режим не интересует.
Режим 2: воздух подается в двигатель из баллонов, при этом открываются баллоны с кислородом, проходит 5 минут на установление режима: чтобы все что надо смешалось и получился квазизамкнутый цикл цикл. Как понимаю, этот процесс в динамике нас так же не интересует.
Режим 3: получается схема, в определенных узлах которой по известным(!) формулам можно узнать соотношение кислород/выхлопные газы. в динамике этот режим интересует.
Режим 4: начинает дополнительно подаваться воздух и двигатель из атмосферы. При этом, как понимаю, тоже нужно подождать 5 минут до установления режима, так что в динамике этот режим не интересует
Режим 5: аналогично режиму 3, но с атм. воздухом в придачу. в динамике этот режим интересует.

Что пропустил, что не так?
Kolomiec
Студент
Отправлено: 10.01.2011 в 22:21

Практически во всем правы. Но хотелось бы дать еще пояснения с самого начала. Опишу объект. Итак есть специальный объект, который находиться под землей и может функционировать после всякого рода воздействия (химического, бактериологического и ядерного) в дальнейшем бункер=). Так вот у бункера есть система внутреннего электроснабжения, где используется дизель. Все системы (топливо хранилище, система запуска и т.д.) защищены, т.е. находятся в бункере и обладают защищенностью равной защищенности бункера.
Теперь не посредственно к режимам.
Режим номер 1.
После определенного воздействия по комплексу, а также по системам находящимся на поверхности, "бункер" должен перейти в режим частичного отстранения от внешнего мира. При этом воздух будет забираться из системы температурно-влажностного режима (ТВР), который в выбрасывается при функционировании данной системы по штатному варианту. Выхлопные же газы выбрасываются в атмосферу через штатный газовыхлоп (см. рис 1). Да и при этом часть воздуха направляется в технологическую выработку для поддержания заданного объема и вентиляции.
1.jpg


Режим номер 2.
При возникновении следующего воздействия пропадает возможность подачи воздуха из системы ТВР, а также в виду определенных особенностей воздухозабрных трактов дизеля, необходимо осуществить определенную временную задержку. Поэтому после прекращения подачи воздуха из системы ТВР, подача воздуха начинается из баллонов. При этом в виду редуцирования воздуха (начальное давление 400 атм) он сильно охлаждается и его необходимо подогреть за счет энергии выхлопных газов. В таком режиме подача воздуха осуществляется в течении 2-8 минут. За это время генераторы кислорода успевают выйти на номинальный режим и создать в ресивере давление исключающие возможность пульсации связанной с неравномерностью запала твердых источников кислорода. После выхода на номинальный режим генераторов кислорода, подача воздуха из баллонов прекращается. При этом выхлопные газы делятся на две части, одна выбрасываются в атмосферу, вторая направляется на охлаждение и смешение с кислородом (количество которого соответствует выброшенным выхлопным газам за вычетом излишка образованного в процессе горения топлива и воздуха). После этого охлажденные в.г. опять делются на два потока: первый поток идет в обход выработки, второй направляется непосредственно в нее (для компенсации забираемого воздуха). дальше первый поток смешивается с воздухом из выработки и подается в дизель (см. рис 2).
2.jpg

Режим 3.
После временной задержки появляется возможность частичного забора воздуха из атмосферы. При этом из атмосферы забирается 40-60% воздуха, а остальное компенсируется перепускаемыми выхлопными газами (охлажденными и насыщенными кислородом) (см. рис. 3)
3.jpg


Теперь обобщенная схема построенная на основании данных режимов (рисунок 4).
4.jpg


Воть. По поводу вентилей. Да действительно все было бы так, но к сожалению замкнутый объем и воздействия накладывают ограничения на создания запасов химических реагентов в генераторе кислорода, объема технологической выработки и т.д.
Теперь, что я хотел бы видеть. В идеале это модель способная отразить рассмотренные выше режимы со следующими допущениями:
1. В первом режиме воздух подается как бы из бесконечного объема обладающего временным датчиком, который срабатывает через допустим 10 минут (моделируем наше первое воздействие) (закрытие вентиль 27 рисунка 4) . В данном варианте имеем как Вы правильно сказали статический режим и особо нас не интересует, но хотелось бы видеть его в модели. Воздух подаваемый в технологическую выработку также не интересует, так как процесс перемешивания смоделирован в Flowfision.
2. Второй режим наступает после срабатывания датчика из первого режима, что в свою очередь ведет к срабатыванию второго датчика, который открывает вентили 19 и 21. Таким образом начинается подача воздуха из баллонов, что в принципе, если исключить момент, того что мы нагреваем воздух из баллонов выхлопными газами, не чем не отличается от первого режима.
Как я уже говорил процесс генерирования кислорода с использованием твердого источника кислорода, не очень интересует и в принципе можно заменить опять же баллоном с кислородом, т.е. процесс подачи кислорода начинается с ресивера, в котором за время работы от баллонов накопилось необходимое количество кислорода. Ну если есть возможность смоделировать данный процесс я не против=)). После истечения указанного времени срабатывает третий датчик, который открывает вентили 4, 6, 10, 12, 14, 15, 17 и закрывает вентили 19 и 21. При этом возвращаясь к технологической выработки, которую можно заменить опять же емкостью с воздухом заданной концентрации и объемом, а выхлопные газы перепускаемые на второй ступени, будут как бы выбрасываться в атмосферу. Опять же если есть возможность смоделировать в одной программе буду только рад.
3. После истечения определенного времени допустим 40-50 минут, срабатывает 4 датчик, который закрывает вентили 15, 17 и открывает вентиль 24. При этом количество забираемого воздуха из атмосферы будет изменяться во времени: в интервал от 0-10 минут - 40% от номинального расхода остальное компенсируется в.г., от 10-20 минут - 70%, от 20-45 - 90%, и от 45 начнется забор воздуха полностью из атмосферы, данный процесс запустит датчик 5, который остановит генерацию кислорода и закроет вентили 4, 5, 10, 12, 14.

Вот надеюсь теперь более яснее объяснил=). Поэтому мне как бы необходима модель отражающая 80% статики и 15% динамики и 5% псевдодинамики, связанной с переходными режимами.
В связи с этим мне показалось возможным построить данную модель в Chemcade.
DySprozin
ЧР
Отправлено: 11.01.2011 в 00:35

Kolomiec
да кончай уже выкать, тут форум, а не заседание Кремля

теперь к следующему вопросу:
Kolomiec:
Тем самым как я думаю я смог бы получить график, зависимости концентраций кислорода и диоксида углерода во времени.

Как понимаю, график соотношений "выхлоп/воздух" нужен только для 3-го режима (из последнего твоего сообщения)?
Kolomiec
Студент
Отправлено: 11.01.2011 в 07:00

В идеале для всех трех. На первом режиме и части второго режима (работа от баллонов) данная зависимость равнялась бы константе, а далее при запуске рециркуляции было бы какое-нибудь изменение, а потом выход на стационарный режим и опять прямая, но с другими концентрациями. Ну и на 3-ем режиме тоже самое.
DySprozin
ЧР
Отправлено: 11.01.2011 в 09:58

Kolomiec
формулы для расчета соотношений в.г./воздух для каждого узла каждого режима имеются?
Kolomiec
Студент
Отправлено: 11.01.2011 в 18:43

Ну в принципе да, если имеется в виду изменение концентрации после каждого элемента. Только зачем это надо?
DySprozin
ЧР
Отправлено: 11.01.2011 в 18:46

Kolomiec
в принципе, несложно написать программу, которая по этим формулам построит графики... только она будет на php если интересно - кидай формулы.
DySprozin
ЧР
Отправлено: 11.01.2011 в 18:58

а так... что мешает забить эти формулы в Эксель и играться с какими хочешь значениями?
Kolomiec
Студент
Отправлено: 11.01.2011 в 19:36

Да я пробовал все это=)) получается, что надо=). Но надо, что бы это было все сделано в программе, которая имеет определенный вес, так как на защите это будет весомым аргументом. Поэтому я и думал использовать Chemcad. Ну как то так. Если есть еще предложения готов выслушать.
DySprozin
ЧР
Отправлено: 11.01.2011 в 19:48

однозначно php - плюсы: среда бесплатная и твоя прога работать будет где угодно: хоть под виндой, хоть под юникс. Разместишь на любом бесплатном php хостинге - и вперед

ну или гуглишь: бесплатные программы построения графиков
Kolomiec
Студент
Отправлено: 11.01.2011 в 19:59

только вот одна проблема, а как учесть размеры теплообменников? количество воды нужное на охлаждение, я понимаю, что формулы все есть, но это сколько вбивать то. Просто у меня же здесь набор примитивов. которые есть в любой программе. А формулы у меня по сути, какие получаются:
1. Стехиометрический уравнения изменения концентраций компонентов топлива, в зависимости от входных компонентов.
2. Зависимость перепуска выхлопных газов в делители потока от концентрации кислорода
3. Как меняется концентрация после охлаждения, где то была формула.
4. Смеситель, в котором отражена зависимость подаваемого воздуха от перепускаемых газов.
5. Опять делитель потока, в котором зависимость перепускаемых выхлопных газов от концентрации диоксида углерода.
6. сместиель, в котором зависимость подаваемого воздуха из выработки от разницы между требуемым расходом и количеством перепускаемых выхлопных газов насыщенных кислородом.
Вот формулы их могу предоставить если нужны они.
<< О нашем РХТУ
1 2 3 все >>>